JP3954024B2 - アルミニウムフレーク顔料の製造方法、その製造方法により得られるアルミニウムフレーク顔料、その製造方法に用いられる磨砕メディア - Google Patents
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Description
技術分野
本発明は、高級メタリック塗料などに用いられる、アルミニウムフレーク顔料およびその製造方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、自動車外装および部品、産業機械、家具、家電製品などに使用される高級メタリック塗料組成物、グラビア印刷、オフセット印刷などに使用される高級メタリックインキ組成物、およびメタリックコンパウンドプラスチック樹脂組成物、などに用いられる、きわめて高い光輝感と緻密感を兼ね備えたアルミニウムフレーク顔料およびその製造方法に関する。
さらに、本発明は、上記のアルミニウムフレーク顔料の製造方法において使用される、磨砕メディアに関する。
背景技術
アルミニウムフレーク顔料は、塗料組成物、インキ組成物および樹脂組成物などに含有されるメタリック顔料として、幅広い分野で使用されている。
一般的には、アルミニウムフレーク顔料は、ボールミルやアトライターなどの磨砕メディアを有する粉砕装置を使用して、有機溶媒中で原料となるアルミニウム粉末と磨砕助剤とを湿式磨砕して、アルミニウム粉末をフレーク化することにより得られる。
塗膜のメタリック感は、主としてアルミニウムフレーク顔料の、形状、表面平滑性、平均粒子径、粒子径分布、平均厚み、厚み分布、アスペクト比などにより決定され、それらは原料アルミニウム粉末の特性と磨砕条件との組み合わせにより調整されている。
メタリック感は、輝度感、明度、キラキラ感、などの組み合わせで視覚的に認識されるものであるが、需要者の間には、従来から輝度の高い塗膜を望む傾向が強い。一般に、塗膜の輝度とアルミニウムフレーク顔料の平均粒子径との間には相関関係があり、平均粒子径の大きいもの程輝度が高い。
一方で、アルミニウムフレーク顔料の平均粒子径が大きい場合には、塗膜形成時にアルミニウムフレーク顔料の配向が乱れる傾向があり、また、アルミニウムフレーク顔料が塗膜から突き出して塗膜の表面にブツが見られる場合があり、さらに、塗膜のキラキラ感が強くなりすぎて意匠的に好ましくない場合もある。
そのため、平均粒子径が小さく、同時に輝度の高いアルミニウムフレーク顔料の開発が望まれ、各方面で多くの開発努力がなされている。
たとえば、特開平８−１７００３４号公報には、（Ａ）塗膜形成樹脂１００固形重量部と、（Ｂ）平均粒子径（Ｄ５０）が２０±５μｍの範囲にあり、粒子平均厚み（ｔ）が０．５〜１μｍの範囲にあり、ロジン−ラムラー線図における勾配（ｎ）が２．７以上であるアルミニウムフレーク顔料０．１〜３０重量部と、を含有するメタリック顔料組成物によって、強い光輝感と優れた外観を同時に塗膜に付与できると開示されている。
また、特開平１１−１５２４２３号公報には、アルミニウムフレークの平均厚み（ｔ）が０．２〜０．７μｍの範囲にあり、平均粒子径（Ｄ５０）が４〜２０μｍの範囲にあり、アスペクト比（Ｄ５０／ｔ）が１５〜５０の範囲にあり、均等数（ｎ）が２．４以上である、輝度が高く、耐サーキュレーション性に優れたアルミニウムフレーク顔料が開示されている。
しかし、これらに開示されたアルミニウムフレーク顔料を用いても、なお、平均粒子径が小さく、同時に輝度の高いアルミニウムフレーク顔料に対する要求が十分に満たされたわけではない。
発明の開示
上記の現状に基づき、本発明の課題は、平均粒子径が小さく、同時に輝度が高いアルミニウムフレーク顔料およびその製造方法を提供することである。
また、本発明の別の課題は、前記の製造方法に使用する、磨砕メディアを提供することである。
本発明者らは、上記の課題を解決するため、アルミニウムフレーク顔料の形状、表面平滑性、平均粒子径、粒子径分布、平均厚み、厚み分布、アスペクト比などと、当該アルミニウムフレーク顔料を含有する塗膜の輝度と、の関係を詳細に検討した。その結果、本発明者らは、塗膜の輝度を低下させる主要な原因は、フレーク化が不十分な微細なアルミニウム粒子の存在にあることを見出した。
すなわち、本発明者らは、アルミニウムフレーク顔料の平均粒子径やアスペクト比を一定範囲に調整したり、あるいは、ロジン−ラムラー線図による均等数（ｎ）を規制したりして、粒子径分布のシャープなアルミニウムフレーク顔料を使用しても、フレーク化が不十分な微細なアルミニウム粒子が存在すれば、輝度は低下することを見出した。
そこで、本発明者らは、上記の事実に基づき熟考した結果、上記の課題を解決するためには、従来公知のアルミニウムフレーク顔料の製造方法では残存してしまうフレーク化が不十分な微細なアルミニウム粒子をさらにフレーク化すればよいとの着想を得、鋭意検討を重ねた。その結果、本発明者らは、特定の材質、形状および直径を有する磨砕メディアを有する磨砕装置を使用して、有機溶媒中でアルミニウム粉末をフレーク化することにより、フレーク化が不十分な微細なアルミニウム粒子をさらにフレーク化することができることを見出した。
さらに、本発明者らは、特定の平均粒子径を有するアルミニウム粉末を、特定の磨砕条件でフレーク化することにより、微細なアルミニウム粒子をフレーク化する効果をさらに増大できることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち本発明は、磨砕メディアを有する磨砕装置を使用して、有機溶媒中でアルミニウム粉末をフレーク化する工程を含む、アルミニウムフレーク顔料の製造方法であって、当該磨砕メディアとして、鋼を含む材質からなる球状メディアであり、かつ、直径が０．３ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲にある、鋼球磨砕メディアを含有する、アルミニウムフレーク顔料の製造方法である。
ここで、このアルミニウム粉末の平均粒子径（Ｄ５０Ａｌ）は、１．０〜１０．０μｍの範囲にあることが好ましく、１．０〜６．０μｍの範囲にあることが特に好ましい。また、この鋼球磨砕メディアの平均直径（ＤＢ）に対する、このアルミニウム粉末の平均粒子径（Ｄ５０Ａｌ）の比（Ｄ５０Ａｌ／ＤＢ）は、０．００１〜０．０２の範囲にあることが好ましく、０．００１５〜０．００８の範囲にあることが特に望ましい。さらに、このアルミニウム粉末の質量（ＷＡｌ（ｋｇ））と、この有機溶媒の容積（Ｗｓｏｌ（Ｌ））と、の比（ＷＡｌ／Ｗｓｏｌ）は、０．１〜０．３の範囲にあることが好ましい。
また、この磨砕装置は、ボールミルであることが好ましい。そして、このボールミルの回転数は、臨界回転数の９５％以下であることが望ましい。
さらに、本発明は、上記のアルミニウムフレーク顔料の製造方法で製造された、アルミニウムフレーク顔料を含む。
また、本発明は、アルミニウムフレーク顔料であって、このアルミニウムフレーク顔料に含まれるアルミニウムフレーク粒子のうち、直径が１０μｍ以下のアルミニウムフレーク粒子の平均アスペクト比が、８〜２０の範囲にある、アルミニウムフレーク顔料を含む。さらに、この平均アスペクト比は、特に９〜１５の範囲であればさらに好ましい。そして、これらのアルミニウムフレーク顔料に含まれるアルミニウムフレーク粒子の平均粒子径は３〜２０μｍの範囲にあることが好ましい。
また、このようなアルミニウムフレーク顔料は、たとえば鋼を含む材質からなる球状メディアであり、かつ、直径が０．３ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲にある鋼球磨砕メディアを含有する磨砕メディアを有する磨砕装置を使用して、有機溶媒中でアルミニウム粉末をフレーク化する工程を含む、アルミニウムフレーク顔料の製造方法によって製造することができる。
さらに、本発明は、鋼を含む材質からなる球状メディアであり、かつ、直径が０．３ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲にある鋼球磨砕メディアを含む。
発明を実施するための最良の形態
以下、実施の形態を示して本発明をより詳細に説明する。
本発明は、磨砕メディアを有する磨砕装置を使用して、有機溶媒中でアルミニウム粉末をフレーク化する工程を含む、アルミニウムフレーク顔料の製造方法であって、当該磨砕メディアは、鋼を含む材質からなる球状メディアであり、かつ、直径が０．３ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲にある、鋼球磨砕メディアを含有することを特徴とする、アルミニウムフレーク顔料の製造方法である。
＜磨砕メディアの材質、形状および直径＞
本発明に用いる磨砕メディアとしては、比重と経済性の面から、鋼を含む材質からなる球状メディアであり、かつ、直径が０．３ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲にある、鋼球磨砕メディアを含有する必要がある。ただし、前記の鋼球磨砕メディアは、球状メディアとはいっても真球状メディアである必要は無く、実質的に球状メディアであれば良い。また、前記の磨砕メディアとして、直径が０．５〜０．８ｍｍの範囲にある鋼球磨砕メディアを含有していれば特に好ましい。
微細なアルミニウム粉末をフレーク状に磨砕（本明細書において、フレーク化と呼称する）するためには、磨砕メディアの直径を０．３ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲まで小さくすることが効果的である。直径が１．０ｍｍを超える磨砕メディアが大半を占めると、磨砕メディア間に微細なアルミニウム粉末がトラップされ、当該アルミニウム粉末は磨砕されにくくなり効率よくフレーク化されなくなる。一方、直径が０．３ｍｍ未満の磨砕メディアが大半を占める場合は、鋼球磨砕メディアの重量が軽すぎて磨砕力が劣り、磨砕時間がかかりすぎて、実質上アルミニウム粉末を磨砕できない。
なお、前記の磨砕メディアとしては、径の異なる二種以上の磨砕メディアを混合して使用してもよい。また、直径が１．０ｍｍを超える磨砕メディアが、本発明に用いる磨砕装置の中に含まれていてもよい。すなわち、本発明の製造方法においては、直径が０．３〜１．０ｍｍの磨砕メディアを含有する磨砕メディアを用いてアルミニウム粉末をフレーク化することが重要である。直径が０．３〜１．０ｍｍの磨砕メディアの量は、磨砕装置に投入する原料アルミニウム粉末の量に従って変化させればよい。
＜原料アルミニウム粉末の平均粒子径＞
本発明に用いる原料アルミニウム粉末の平均粒子径（Ｄ５０Ａｌ）は、１．０〜１０．０μｍの範囲にあることが好ましく、１．０〜６．０μｍの範囲にあればさらに好ましい。
Ｄ５０Ａｌが１０．０μｍを超えると、磨砕後のアルミニウムフレーク顔料の直径が大きくなり、そのため、塗膜の形成時にアルミニウムフレーク顔料の配向が乱れたり、また、アルミニウムフレーク顔料粒子の突き出しにより塗膜表面にブツが見られたり、さらに、塗膜のキラキラ感が強すぎて用途によっては意匠的に好まれない場合がある。一方で、Ｄ５０Ａｌが１．０μｍ未満の場合には、直径が０．３〜１．０ｍｍの範囲にある磨砕メディアを含有していても効率よくアルミニウム粉末をフレーク化できず、十分な塗膜輝度が得られない傾向がある。
＜原料アルミニウム粉末の平均粒子径と磨砕メディアの直径との比＞
本発明の製造方法では、原料アルミニウム粉末の平均粒子径（Ｄ５０Ａｌ）と、鋼球磨砕メディアの平均直径（ＤＢ）と、の比（Ｄ５０Ａｌ／ＤＢ）が０．００１〜０．０２の範囲にあることが好ましく、０．００１５〜０．００８の範囲にあればさらに好ましい。Ｄ５０Ａｌ／ＤＢの値が前記の範囲にあることにより、微細なアルミニウム粉末をフレーク化する効果がさらに増大するからである。
Ｄ５０Ａｌ／ＤＢの値が０．００１未満の場合は、鋼球磨砕メディアの間隙が原料アルミニウム粉末に比較して大きすぎるため、原料アルミニウム粉末が効率よくフレーク化されにくい傾向がある。一方で、Ｄ５０Ａｌ／ＤＢの値が０．０２を超える場合には、原料アルミニウム粉末に対して鋼球磨砕メディアが小さすぎるため、個々の鋼球磨砕メディアの質量と相関関係のある磨砕力が不足して原料アルミニウム粉末を効率よく磨砕できず、フレーク化されないアルミニウムの微粉が残存して塗膜の輝度が低下する傾向がある。
＜原料アルミニウム粉末の質量と有機溶媒の体積との比＞
本発明の製造方法では、原料アルミニウム粉末の質量（ＷＡｌ（ｋｇ））と、有機溶媒の体積（Ｗｓｏｌ（Ｌ））と、の比（ＷＡｌ／Ｗｓｏｌ）が０．１〜０．３の範囲にあることが好ましく、０．１４〜０．２０の範囲にあればさらに好ましい。ＷＡｌ／Ｗｓｏｌの値が０．１未満では、磨砕時のスラリー粘度が低くなるため原料アルミニウム粉末に泳ぎが発生し、原料アルミニウム粉末を均一に磨砕できない傾向がある。一方で、ＷＡｌ／Ｗｓｏｌの値が０．３を超えると、磨砕時のスラリーの粘度が高くなりすぎて磨砕メディアの動きが抑制され、原料アルミニウム粉末を均一にフレーク化できない傾向がある。
＜磨砕装置としてボールミルを使用する場合の回転数＞
本発明の製造方法では、特に磨砕装置の種類を限定せず、従来公知の磨砕装置を好適に使用できるが、たとえば、内部に回転アームを備えたアトライター型の磨砕装置や、円筒状のボールミルなどを好ましく用いることができる。また、前記の磨砕装置の中でも、円筒状のボールミルを用いることが、品質や生産性の面から特に好ましい。
なお、本発明の製造方法において、ボールミルを用いる場合には、ボールミルの回転数を臨界回転数の９５％以下とすることが好ましい。ここで言う臨界回転数とは、それ以上回転数を上げると、ボールがボールミル内壁に遠心力により固定される回転数をいい、以下の式（１）で示される。
ｎ＝１／（２π）×（ｇ／ｒ）１／２・・・（１）
（なお、式（１）において、ｎは回転数（ｒｐｍ）、ｇは重力加速度（３，５２８，０００ｃｍ／ｍｉｎ２）、ｒはボールミル半径（ｃｍ）を表わす。）
ボールミルの回転数が臨界回転数の９５％を超える場合には、磨砕効果の中でも粉砕効果が強くなり、十分なフレーク化ができず、逆に大きなフレーク粒子が分断されて極微細粒子ができるため、塗膜の輝度が低下する傾向がある。また、ボールミルの回転数が臨界回転数に近くなれば、磨砕メディア同士の衝突による衝撃力が大きくなり、磨砕メディアの寿命が短くなり、連続使用が困難となる傾向がある。その原因は、直径が１ｍｍ以下の鋼球は、一般的に当該表面に硬化処理皮膜が形成されていないためである。ボールミルの回転数を臨界回転数の９５％以下に保つことにより、磨砕メディアの寿命を延ばすことができる。
＜微細アルミニウムフレーク顔料のアスペクト比＞
本発明のアルミニウムフレーク顔料においては、アルミニウムフレーク顔料に含まれる直径が１０μｍ以下のアルミニウムフレーク粒子の平均アスペクト比が８以上であることが好ましい。このアルミニウムフレーク粒子の平均アスペクト比は９以上であることがさらに好ましい。この平均アスペクト比が８未満の場合は、微細なアルミニウムフレーク粒子の十分なフレーク化がなされておらず、その結果塗膜に濁りが発生し、塗膜の輝度が低下し、意匠的に劣ったものとなる。
また、この平均アスペクト比は、２０以下であることが好ましく、特に１５以下であることがさらに好ましい。この平均アスペクト比が２０を超えると、塗料作製時のサーキュレーションにおいてアルミニウムフレーク粒子の折曲がりや破損が生じ、いわゆる耐サーキュレーション性が低下する傾向がある。
なお、上記の本発明のアルミニウムフレーク顔料の製造方法においては、本発明の効果を損なうような条件で当該製造方法を実施したり、他に本発明の効果を損なうような工程を当該製造方法に付加したりしなければ、当該得られるアルミニウムフレーク顔料に含まれる直径が１０μｍ以下のアルミニウムフレーク粒子の平均アスペクト比が８以上となるという条件は満たされる。
＜アルミニウムフレーク顔料の平均粒子径＞
本発明のアルミニウムフレーク顔料の平均粒子径は、３〜２０μｍの範囲にあることが好ましく、５〜１５μｍの範囲にあればさらに好ましい。
平均粒子径が３μｍ未満の場合には、塗膜の輝度が不足する傾向があり、平均粒子径が２０μｍを超える場合には、塗膜のキラキラ感が強調されすぎて好ましくない場合がある。
＜その他の磨砕条件＞
本発明の製造方法において、磨砕は磨砕助剤の存在下で行うことが好ましい。磨砕助剤としては、特に限定されず、従来公知のものを使用可能であるが、たとえば、オレイン酸、ステアリン酸、などの脂肪酸や、脂肪族アミン、脂肪族アミド、脂肪族アルコール、エステル化合物などを好適に使用可能である。
前記の磨砕助剤は、アルミニウムフレーク顔料表面の不必要な酸化を抑制し、光沢を改善する効果を有する。磨砕時の磨砕助剤の添加量は、原料アルミニウム粉末１００質量部に対し、０．１〜２０質量部の範囲が好ましく、０．５〜１０質量部の範囲であればさらに好ましい。磨砕助剤の添加量が０．１質量部未満では、アルミニウムフレーク顔料の凝集が生じて、アルミニウムフレーク顔料の表面光沢が低下する恐れがあり、一方で磨砕助剤の添加量が２０質量部を超えると、塗料の物性が低下する恐れがある。
本発明の製造方法では、磨砕時の原料アルミニウム粉末の量と磨砕メディアの量との比は、２０〜２００の範囲にあることが好ましい。前記の比が２０未満では生産性が低下し、前記の比が２００を超えると磨砕時間が非常に長くなるとともに、磨砕中にスラリー粘度が上がりすぎて効率よく磨砕できない。
本発明の製造方法では、磨砕時の有機溶媒は、特に限定されず、従来公知のものを使用可能であるが、たとえば、ミネラルスピリット、ソルベントナフサなどの炭化水素系溶剤や、アルコール系、エーテル系、エステル系の溶剤などが使用できる。一般的には、磨砕時の溶媒への引火性などの安全上の問題を配慮して、高沸点の炭化水素系溶剤が好適に使用される。
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
＜実施例１＞
直径５００ｍｍ、長さ１８０ｍｍの円筒状ボールミルの中に、磨砕メディアとして直径が０．７ｍｍの鋼球を４０ｋｇ、平均粒子径が４．６μｍの原料アルミニウム粉末を８００ｇ、有機溶媒としてミネラルスピリットを４Ｌ、磨砕助剤としてオレイン酸を５００ｇ、それぞれ投入し、回転数４１ｒｐｍ（臨界回転数の６８％）で１３時間磨砕した。
磨砕工程終了後、ボールミル内のスラリーをミネラルスピリットで洗い出し、１５０メッシュ、３５０メッシュ、４００メッシュの振動スクリーンに順次かけ、通過したスラリーをパンフィルターで固液分離した。その後得られたフィルターケーキを（不揮発分８５％）をニーダーミキサー内に移し、１時間混練してアルミニウムフレーク顔料（不揮発分８０％）を得た。
＜実施例２〜９および比較例１〜５＞
鋼球の直径、使用したアルミニウム粉末の平均粒子径と投入量、ミネラルスピリットの量、回転数、磨砕時間以外は実施例１と同様の方法でアルミニウムフレーク顔料を得た。それぞれの条件を表１〜３に示す。
＜塗板の作製＞
実施例１〜９および比較例１〜５で得られたアルミニウムフレーク顔料を金属分換算質量で１４．２９ｇを、シンナー１００ｇに加えてガラス棒で分散し、Ａ３２２（ＤＩＣ社製、アクリルクリヤー樹脂）８０ｇ、Ｌ−１１７−６０（ＤＩＣ社製、メラミン樹脂）１６．６６ｇ、とともにペイントシェーカーで１５分間撹拌分散した。得られた塗料組成物にシンナーを加えて、フォードカップで１３．５秒に粘度調整して、実施例１〜７および比較例１〜５で得られたアルミニウムフレーク顔料をそれぞれ含有する塗料組成物を調整した。
また、Ａ３４５（ＤＩＣ社製、アクリルクリヤー樹脂）４２０ｇ、Ｌ−１１７−６０（ＤＩＣ社製、メラミン樹脂）１６５ｇ、をソルベッソ１００（エクソン化学（株）製、芳香族系溶剤）２２８ｇ中に加え、ガラス棒で分散したのち、ソルベッソ１００をさらに加えて、フォードカップで２０秒に粘度調整し、トップコート剤を作製した。
実施例１〜９および比較例１〜５で得られたアルミニウムフレーク顔料をそれぞれ含有する前記の塗料組成物を、それぞれ鋼板上に自動スプレー塗布機（ＦＴ．ＬＡＵＤＥＲＤＡＬＥ社製、モデル３１０７４１）にて、以下に示す塗布条件で塗布した。
その後、３０分間静置後、温度８０℃、時間５分間の条件で１回目の焼付けを行ない、温度１４０℃、時間２５分間の条件で２回目の焼付けを行ない、実施例１〜９および比較例１〜５で得られたアルミニウムフレーク顔料をそれぞれ含有する塗板を得た。
＜性能評価＞
実施例１〜９および比較例１〜５で得られたアルミニウムフレーク顔料に含まれる直径１０μｍ以下のアルミニウムフレーク粒子の平均アスペクト比を測定した。さらに、これらのアルミニウムフレーク顔料を含有する前記の塗板を、変角測色計（Ｘ−Ｒｉｔｅ社製、ＭＡ−６８）を用いて、入射角４５°、正反射方向からのオフセット角１５°におけるＬ値を測定することによって、塗膜の輝度を評価した。同時に目視による塗膜のきらきら感についても評価した。これらの結果を表１〜３に示す。また、このアルミニウムフレーク顔料に含まれるアルミニウムフレーク粒子の平均粒子径とＬ値との関係を図１に示す。ここで、Ｌ値が高いほうが輝度が高い。
なお、表１〜３の中の数字で、原料アルミニウム粉末およびアルミニウムフレーク顔料の平均粒子径については、レーザー回折式粒度分布測定装置（ハネウェル（Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ）社製、マイクロトラックＨＲＡ）にて、以下の条件で測定した。
（ｉ）原料アルミニウム粉末の場合
原料アルミニウム粉末０．５ｇをヘキサメタリン酸０．０１ｇを混合して、ガラス棒で撹拌し、測定系内循環水に投入し、超音波で２分間分散させた後、測定した。
（ｉｉ）アルミニウムフレーク顔料の場合
アルミニウムペースト０．５ｇ、トライトンｘ−１００（ユニオンカーバイドコーポレーション社製、ノニオン系界面活性剤）１．０ｇ、エチレングリコール５．０ｇを混合して、をガラス棒で撹拌し、測定系内循環水に投入し、超音波で３０秒間分散させた後、測定した。
また、アルミニウムフレーク顔料に含まれる直径が１０μｍ以下のアルミニウムフレーク粒子の平均アスペクト比は、前記塗板を１．５ｃｍ角に切断し、切断塗板が試料表面に垂直になるようエポキシ樹脂に埋め込んだ試料表面を平滑に研磨し、観察試料とし、デジタルＨＤマイクロスコープＶＨ−７０００（ＫＥＹＥＮＣＥ製）にて塗膜断面中のアルミニウムフレーク粒子の状態を観察することにより求めた。すなわち、観察したフレークを画面上で、Ｉｍａｇｅ−Ｐｒｏ ＰＬＵＳ ｖｅｒ．４（ＭＥＤＩＡ ＣＹＢＥＲＮＥＴＩＣＳ社製）を用い、それぞれの粒子の厚みｄと長径Ｄを測定した。
この時、長径Ｄが１０μｍ以下のアルミニウムフレーク粒子数は５０個以上とし、採用した５０個以上の全てのアルミニウムフレーク粒子の個々のアスペクト比（Ｄ／ｄ）を計算し、その平均値を、アルミニウムフレーク顔料に含まれる直径が１０μｍ以下のアルミニウムフレーク粒子の平均アスペクト比とした。
なお、断面から観察される長径Ｄは、必ずしもアルミニウムフレーク粒子の個々の長径を表わしたものとは言えず、それをもとに算出された個々のアルミニウムフレーク粒子のアスペクト比は多少の誤差を含んではいるが、測定個数を５０個以上とすることで、これらの個々のアスペクト比の平均値を、平均アスペクト比として定義した。
上記の評価の結果、表１〜３および図１で示されるように、本発明の製造方法で製造されたアルミニウムフレーク顔料を含む塗料を用いた塗膜は、比較例と比べて、同一の平均粒子径では顕著に輝度が高く、また、平均粒子径の低い領域ではキラキラ感も抑制されている。
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
産業上の利用可能性
上記の評価結果より、本発明のアルミニウムフレーク顔料は、平均粒子径が小さい場合にも輝度が高いアルミニウムフレーク顔料であり、また、平均粒子径の低い領域ではキラキラ感も抑制されているため、意匠性に非常に優れたアルミニウムフレーク顔料であるといえる。
それゆえ、本発明のアルミニウムフレーク顔料の製造方法においては、直径が０．３ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲にある、鋼球磨砕メディアを含有する磨砕メディアを有する磨砕装置を用いることにより、フレーク化が不十分な微細なアルミニウム粉末もさらにフレーク化することが可能であるということがわかる。よって、本発明のアルミニウムフレーク顔料の製造方法は、平均粒子径が小さく、同時に輝度が高いアルミニウムフレーク顔料を製造することができるアルミニウムフレーク顔料の製造方法であるといえる。
また、本発明の鋼球磨砕メディアは、鋼を含む材質からなる球状メディアであり、かつ、直径が０．３ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲にある鋼球磨砕メディアであるため、本発明の鋼球磨砕メディアを含有する磨砕メディアを用いることにより、フレーク化が不十分な微細なアルミニウム粉末もフレーク化することが可能となる。よって、本発明の鋼球磨砕メディアは、平均粒子径が小さく、同時に輝度が高いアルミニウムフレーク顔料を製造する際に好適に用いることのできる鋼球磨砕メディアであるといえる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明のアルミニウムフレーク顔料の平均粒子径と、当該アルミニウムフレーク顔料を含む塗膜の輝度と、の関係を表わすグラフである。
本発明は、高級メタリック塗料などに用いられる、アルミニウムフレーク顔料およびその製造方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、自動車外装および部品、産業機械、家具、家電製品などに使用される高級メタリック塗料組成物、グラビア印刷、オフセット印刷などに使用される高級メタリックインキ組成物、およびメタリックコンパウンドプラスチック樹脂組成物、などに用いられる、きわめて高い光輝感と緻密感を兼ね備えたアルミニウムフレーク顔料およびその製造方法に関する。
さらに、本発明は、上記のアルミニウムフレーク顔料の製造方法において使用される、磨砕メディアに関する。
背景技術
アルミニウムフレーク顔料は、塗料組成物、インキ組成物および樹脂組成物などに含有されるメタリック顔料として、幅広い分野で使用されている。
一般的には、アルミニウムフレーク顔料は、ボールミルやアトライターなどの磨砕メディアを有する粉砕装置を使用して、有機溶媒中で原料となるアルミニウム粉末と磨砕助剤とを湿式磨砕して、アルミニウム粉末をフレーク化することにより得られる。
塗膜のメタリック感は、主としてアルミニウムフレーク顔料の、形状、表面平滑性、平均粒子径、粒子径分布、平均厚み、厚み分布、アスペクト比などにより決定され、それらは原料アルミニウム粉末の特性と磨砕条件との組み合わせにより調整されている。
メタリック感は、輝度感、明度、キラキラ感、などの組み合わせで視覚的に認識されるものであるが、需要者の間には、従来から輝度の高い塗膜を望む傾向が強い。一般に、塗膜の輝度とアルミニウムフレーク顔料の平均粒子径との間には相関関係があり、平均粒子径の大きいもの程輝度が高い。
一方で、アルミニウムフレーク顔料の平均粒子径が大きい場合には、塗膜形成時にアルミニウムフレーク顔料の配向が乱れる傾向があり、また、アルミニウムフレーク顔料が塗膜から突き出して塗膜の表面にブツが見られる場合があり、さらに、塗膜のキラキラ感が強くなりすぎて意匠的に好ましくない場合もある。
そのため、平均粒子径が小さく、同時に輝度の高いアルミニウムフレーク顔料の開発が望まれ、各方面で多くの開発努力がなされている。
たとえば、特開平８−１７００３４号公報には、（Ａ）塗膜形成樹脂１００固形重量部と、（Ｂ）平均粒子径（Ｄ５０）が２０±５μｍの範囲にあり、粒子平均厚み（ｔ）が０．５〜１μｍの範囲にあり、ロジン−ラムラー線図における勾配（ｎ）が２．７以上であるアルミニウムフレーク顔料０．１〜３０重量部と、を含有するメタリック顔料組成物によって、強い光輝感と優れた外観を同時に塗膜に付与できると開示されている。
また、特開平１１−１５２４２３号公報には、アルミニウムフレークの平均厚み（ｔ）が０．２〜０．７μｍの範囲にあり、平均粒子径（Ｄ５０）が４〜２０μｍの範囲にあり、アスペクト比（Ｄ５０／ｔ）が１５〜５０の範囲にあり、均等数（ｎ）が２．４以上である、輝度が高く、耐サーキュレーション性に優れたアルミニウムフレーク顔料が開示されている。
しかし、これらに開示されたアルミニウムフレーク顔料を用いても、なお、平均粒子径が小さく、同時に輝度の高いアルミニウムフレーク顔料に対する要求が十分に満たされたわけではない。
発明の開示
上記の現状に基づき、本発明の課題は、平均粒子径が小さく、同時に輝度が高いアルミニウムフレーク顔料およびその製造方法を提供することである。
また、本発明の別の課題は、前記の製造方法に使用する、磨砕メディアを提供することである。
本発明者らは、上記の課題を解決するため、アルミニウムフレーク顔料の形状、表面平滑性、平均粒子径、粒子径分布、平均厚み、厚み分布、アスペクト比などと、当該アルミニウムフレーク顔料を含有する塗膜の輝度と、の関係を詳細に検討した。その結果、本発明者らは、塗膜の輝度を低下させる主要な原因は、フレーク化が不十分な微細なアルミニウム粒子の存在にあることを見出した。
すなわち、本発明者らは、アルミニウムフレーク顔料の平均粒子径やアスペクト比を一定範囲に調整したり、あるいは、ロジン−ラムラー線図による均等数（ｎ）を規制したりして、粒子径分布のシャープなアルミニウムフレーク顔料を使用しても、フレーク化が不十分な微細なアルミニウム粒子が存在すれば、輝度は低下することを見出した。
そこで、本発明者らは、上記の事実に基づき熟考した結果、上記の課題を解決するためには、従来公知のアルミニウムフレーク顔料の製造方法では残存してしまうフレーク化が不十分な微細なアルミニウム粒子をさらにフレーク化すればよいとの着想を得、鋭意検討を重ねた。その結果、本発明者らは、特定の材質、形状および直径を有する磨砕メディアを有する磨砕装置を使用して、有機溶媒中でアルミニウム粉末をフレーク化することにより、フレーク化が不十分な微細なアルミニウム粒子をさらにフレーク化することができることを見出した。
さらに、本発明者らは、特定の平均粒子径を有するアルミニウム粉末を、特定の磨砕条件でフレーク化することにより、微細なアルミニウム粒子をフレーク化する効果をさらに増大できることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち本発明は、磨砕メディアを有する磨砕装置を使用して、有機溶媒中でアルミニウム粉末をフレーク化する工程を含む、アルミニウムフレーク顔料の製造方法であって、当該磨砕メディアとして、鋼を含む材質からなる球状メディアであり、かつ、直径が０．３ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲にある、鋼球磨砕メディアを含有する、アルミニウムフレーク顔料の製造方法である。
ここで、このアルミニウム粉末の平均粒子径（Ｄ５０Ａｌ）は、１．０〜１０．０μｍの範囲にあることが好ましく、１．０〜６．０μｍの範囲にあることが特に好ましい。また、この鋼球磨砕メディアの平均直径（ＤＢ）に対する、このアルミニウム粉末の平均粒子径（Ｄ５０Ａｌ）の比（Ｄ５０Ａｌ／ＤＢ）は、０．００１〜０．０２の範囲にあることが好ましく、０．００１５〜０．００８の範囲にあることが特に望ましい。さらに、このアルミニウム粉末の質量（ＷＡｌ（ｋｇ））と、この有機溶媒の容積（Ｗｓｏｌ（Ｌ））と、の比（ＷＡｌ／Ｗｓｏｌ）は、０．１〜０．３の範囲にあることが好ましい。
また、この磨砕装置は、ボールミルであることが好ましい。そして、このボールミルの回転数は、臨界回転数の９５％以下であることが望ましい。
さらに、本発明は、上記のアルミニウムフレーク顔料の製造方法で製造された、アルミニウムフレーク顔料を含む。
また、本発明は、アルミニウムフレーク顔料であって、このアルミニウムフレーク顔料に含まれるアルミニウムフレーク粒子のうち、直径が１０μｍ以下のアルミニウムフレーク粒子の平均アスペクト比が、８〜２０の範囲にある、アルミニウムフレーク顔料を含む。さらに、この平均アスペクト比は、特に９〜１５の範囲であればさらに好ましい。そして、これらのアルミニウムフレーク顔料に含まれるアルミニウムフレーク粒子の平均粒子径は３〜２０μｍの範囲にあることが好ましい。
また、このようなアルミニウムフレーク顔料は、たとえば鋼を含む材質からなる球状メディアであり、かつ、直径が０．３ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲にある鋼球磨砕メディアを含有する磨砕メディアを有する磨砕装置を使用して、有機溶媒中でアルミニウム粉末をフレーク化する工程を含む、アルミニウムフレーク顔料の製造方法によって製造することができる。
さらに、本発明は、鋼を含む材質からなる球状メディアであり、かつ、直径が０．３ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲にある鋼球磨砕メディアを含む。
発明を実施するための最良の形態
以下、実施の形態を示して本発明をより詳細に説明する。
本発明は、磨砕メディアを有する磨砕装置を使用して、有機溶媒中でアルミニウム粉末をフレーク化する工程を含む、アルミニウムフレーク顔料の製造方法であって、当該磨砕メディアは、鋼を含む材質からなる球状メディアであり、かつ、直径が０．３ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲にある、鋼球磨砕メディアを含有することを特徴とする、アルミニウムフレーク顔料の製造方法である。
＜磨砕メディアの材質、形状および直径＞
本発明に用いる磨砕メディアとしては、比重と経済性の面から、鋼を含む材質からなる球状メディアであり、かつ、直径が０．３ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲にある、鋼球磨砕メディアを含有する必要がある。ただし、前記の鋼球磨砕メディアは、球状メディアとはいっても真球状メディアである必要は無く、実質的に球状メディアであれば良い。また、前記の磨砕メディアとして、直径が０．５〜０．８ｍｍの範囲にある鋼球磨砕メディアを含有していれば特に好ましい。
微細なアルミニウム粉末をフレーク状に磨砕（本明細書において、フレーク化と呼称する）するためには、磨砕メディアの直径を０．３ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲まで小さくすることが効果的である。直径が１．０ｍｍを超える磨砕メディアが大半を占めると、磨砕メディア間に微細なアルミニウム粉末がトラップされ、当該アルミニウム粉末は磨砕されにくくなり効率よくフレーク化されなくなる。一方、直径が０．３ｍｍ未満の磨砕メディアが大半を占める場合は、鋼球磨砕メディアの重量が軽すぎて磨砕力が劣り、磨砕時間がかかりすぎて、実質上アルミニウム粉末を磨砕できない。
なお、前記の磨砕メディアとしては、径の異なる二種以上の磨砕メディアを混合して使用してもよい。また、直径が１．０ｍｍを超える磨砕メディアが、本発明に用いる磨砕装置の中に含まれていてもよい。すなわち、本発明の製造方法においては、直径が０．３〜１．０ｍｍの磨砕メディアを含有する磨砕メディアを用いてアルミニウム粉末をフレーク化することが重要である。直径が０．３〜１．０ｍｍの磨砕メディアの量は、磨砕装置に投入する原料アルミニウム粉末の量に従って変化させればよい。
＜原料アルミニウム粉末の平均粒子径＞
本発明に用いる原料アルミニウム粉末の平均粒子径（Ｄ５０Ａｌ）は、１．０〜１０．０μｍの範囲にあることが好ましく、１．０〜６．０μｍの範囲にあればさらに好ましい。
Ｄ５０Ａｌが１０．０μｍを超えると、磨砕後のアルミニウムフレーク顔料の直径が大きくなり、そのため、塗膜の形成時にアルミニウムフレーク顔料の配向が乱れたり、また、アルミニウムフレーク顔料粒子の突き出しにより塗膜表面にブツが見られたり、さらに、塗膜のキラキラ感が強すぎて用途によっては意匠的に好まれない場合がある。一方で、Ｄ５０Ａｌが１．０μｍ未満の場合には、直径が０．３〜１．０ｍｍの範囲にある磨砕メディアを含有していても効率よくアルミニウム粉末をフレーク化できず、十分な塗膜輝度が得られない傾向がある。
＜原料アルミニウム粉末の平均粒子径と磨砕メディアの直径との比＞
本発明の製造方法では、原料アルミニウム粉末の平均粒子径（Ｄ５０Ａｌ）と、鋼球磨砕メディアの平均直径（ＤＢ）と、の比（Ｄ５０Ａｌ／ＤＢ）が０．００１〜０．０２の範囲にあることが好ましく、０．００１５〜０．００８の範囲にあればさらに好ましい。Ｄ５０Ａｌ／ＤＢの値が前記の範囲にあることにより、微細なアルミニウム粉末をフレーク化する効果がさらに増大するからである。
Ｄ５０Ａｌ／ＤＢの値が０．００１未満の場合は、鋼球磨砕メディアの間隙が原料アルミニウム粉末に比較して大きすぎるため、原料アルミニウム粉末が効率よくフレーク化されにくい傾向がある。一方で、Ｄ５０Ａｌ／ＤＢの値が０．０２を超える場合には、原料アルミニウム粉末に対して鋼球磨砕メディアが小さすぎるため、個々の鋼球磨砕メディアの質量と相関関係のある磨砕力が不足して原料アルミニウム粉末を効率よく磨砕できず、フレーク化されないアルミニウムの微粉が残存して塗膜の輝度が低下する傾向がある。
＜原料アルミニウム粉末の質量と有機溶媒の体積との比＞
本発明の製造方法では、原料アルミニウム粉末の質量（ＷＡｌ（ｋｇ））と、有機溶媒の体積（Ｗｓｏｌ（Ｌ））と、の比（ＷＡｌ／Ｗｓｏｌ）が０．１〜０．３の範囲にあることが好ましく、０．１４〜０．２０の範囲にあればさらに好ましい。ＷＡｌ／Ｗｓｏｌの値が０．１未満では、磨砕時のスラリー粘度が低くなるため原料アルミニウム粉末に泳ぎが発生し、原料アルミニウム粉末を均一に磨砕できない傾向がある。一方で、ＷＡｌ／Ｗｓｏｌの値が０．３を超えると、磨砕時のスラリーの粘度が高くなりすぎて磨砕メディアの動きが抑制され、原料アルミニウム粉末を均一にフレーク化できない傾向がある。
＜磨砕装置としてボールミルを使用する場合の回転数＞
本発明の製造方法では、特に磨砕装置の種類を限定せず、従来公知の磨砕装置を好適に使用できるが、たとえば、内部に回転アームを備えたアトライター型の磨砕装置や、円筒状のボールミルなどを好ましく用いることができる。また、前記の磨砕装置の中でも、円筒状のボールミルを用いることが、品質や生産性の面から特に好ましい。
なお、本発明の製造方法において、ボールミルを用いる場合には、ボールミルの回転数を臨界回転数の９５％以下とすることが好ましい。ここで言う臨界回転数とは、それ以上回転数を上げると、ボールがボールミル内壁に遠心力により固定される回転数をいい、以下の式（１）で示される。
ｎ＝１／（２π）×（ｇ／ｒ）１／２・・・（１）
（なお、式（１）において、ｎは回転数（ｒｐｍ）、ｇは重力加速度（３，５２８，０００ｃｍ／ｍｉｎ２）、ｒはボールミル半径（ｃｍ）を表わす。）
ボールミルの回転数が臨界回転数の９５％を超える場合には、磨砕効果の中でも粉砕効果が強くなり、十分なフレーク化ができず、逆に大きなフレーク粒子が分断されて極微細粒子ができるため、塗膜の輝度が低下する傾向がある。また、ボールミルの回転数が臨界回転数に近くなれば、磨砕メディア同士の衝突による衝撃力が大きくなり、磨砕メディアの寿命が短くなり、連続使用が困難となる傾向がある。その原因は、直径が１ｍｍ以下の鋼球は、一般的に当該表面に硬化処理皮膜が形成されていないためである。ボールミルの回転数を臨界回転数の９５％以下に保つことにより、磨砕メディアの寿命を延ばすことができる。
＜微細アルミニウムフレーク顔料のアスペクト比＞
本発明のアルミニウムフレーク顔料においては、アルミニウムフレーク顔料に含まれる直径が１０μｍ以下のアルミニウムフレーク粒子の平均アスペクト比が８以上であることが好ましい。このアルミニウムフレーク粒子の平均アスペクト比は９以上であることがさらに好ましい。この平均アスペクト比が８未満の場合は、微細なアルミニウムフレーク粒子の十分なフレーク化がなされておらず、その結果塗膜に濁りが発生し、塗膜の輝度が低下し、意匠的に劣ったものとなる。
また、この平均アスペクト比は、２０以下であることが好ましく、特に１５以下であることがさらに好ましい。この平均アスペクト比が２０を超えると、塗料作製時のサーキュレーションにおいてアルミニウムフレーク粒子の折曲がりや破損が生じ、いわゆる耐サーキュレーション性が低下する傾向がある。
なお、上記の本発明のアルミニウムフレーク顔料の製造方法においては、本発明の効果を損なうような条件で当該製造方法を実施したり、他に本発明の効果を損なうような工程を当該製造方法に付加したりしなければ、当該得られるアルミニウムフレーク顔料に含まれる直径が１０μｍ以下のアルミニウムフレーク粒子の平均アスペクト比が８以上となるという条件は満たされる。
＜アルミニウムフレーク顔料の平均粒子径＞
本発明のアルミニウムフレーク顔料の平均粒子径は、３〜２０μｍの範囲にあることが好ましく、５〜１５μｍの範囲にあればさらに好ましい。
平均粒子径が３μｍ未満の場合には、塗膜の輝度が不足する傾向があり、平均粒子径が２０μｍを超える場合には、塗膜のキラキラ感が強調されすぎて好ましくない場合がある。
＜その他の磨砕条件＞
本発明の製造方法において、磨砕は磨砕助剤の存在下で行うことが好ましい。磨砕助剤としては、特に限定されず、従来公知のものを使用可能であるが、たとえば、オレイン酸、ステアリン酸、などの脂肪酸や、脂肪族アミン、脂肪族アミド、脂肪族アルコール、エステル化合物などを好適に使用可能である。
前記の磨砕助剤は、アルミニウムフレーク顔料表面の不必要な酸化を抑制し、光沢を改善する効果を有する。磨砕時の磨砕助剤の添加量は、原料アルミニウム粉末１００質量部に対し、０．１〜２０質量部の範囲が好ましく、０．５〜１０質量部の範囲であればさらに好ましい。磨砕助剤の添加量が０．１質量部未満では、アルミニウムフレーク顔料の凝集が生じて、アルミニウムフレーク顔料の表面光沢が低下する恐れがあり、一方で磨砕助剤の添加量が２０質量部を超えると、塗料の物性が低下する恐れがある。
本発明の製造方法では、磨砕時の原料アルミニウム粉末の量と磨砕メディアの量との比は、２０〜２００の範囲にあることが好ましい。前記の比が２０未満では生産性が低下し、前記の比が２００を超えると磨砕時間が非常に長くなるとともに、磨砕中にスラリー粘度が上がりすぎて効率よく磨砕できない。
本発明の製造方法では、磨砕時の有機溶媒は、特に限定されず、従来公知のものを使用可能であるが、たとえば、ミネラルスピリット、ソルベントナフサなどの炭化水素系溶剤や、アルコール系、エーテル系、エステル系の溶剤などが使用できる。一般的には、磨砕時の溶媒への引火性などの安全上の問題を配慮して、高沸点の炭化水素系溶剤が好適に使用される。
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
＜実施例１＞
直径５００ｍｍ、長さ１８０ｍｍの円筒状ボールミルの中に、磨砕メディアとして直径が０．７ｍｍの鋼球を４０ｋｇ、平均粒子径が４．６μｍの原料アルミニウム粉末を８００ｇ、有機溶媒としてミネラルスピリットを４Ｌ、磨砕助剤としてオレイン酸を５００ｇ、それぞれ投入し、回転数４１ｒｐｍ（臨界回転数の６８％）で１３時間磨砕した。
磨砕工程終了後、ボールミル内のスラリーをミネラルスピリットで洗い出し、１５０メッシュ、３５０メッシュ、４００メッシュの振動スクリーンに順次かけ、通過したスラリーをパンフィルターで固液分離した。その後得られたフィルターケーキを（不揮発分８５％）をニーダーミキサー内に移し、１時間混練してアルミニウムフレーク顔料（不揮発分８０％）を得た。
＜実施例２〜９および比較例１〜５＞
鋼球の直径、使用したアルミニウム粉末の平均粒子径と投入量、ミネラルスピリットの量、回転数、磨砕時間以外は実施例１と同様の方法でアルミニウムフレーク顔料を得た。それぞれの条件を表１〜３に示す。
実施例１〜９および比較例１〜５で得られたアルミニウムフレーク顔料を金属分換算質量で１４．２９ｇを、シンナー１００ｇに加えてガラス棒で分散し、Ａ３２２（ＤＩＣ社製、アクリルクリヤー樹脂）８０ｇ、Ｌ−１１７−６０（ＤＩＣ社製、メラミン樹脂）１６．６６ｇ、とともにペイントシェーカーで１５分間撹拌分散した。得られた塗料組成物にシンナーを加えて、フォードカップで１３．５秒に粘度調整して、実施例１〜７および比較例１〜５で得られたアルミニウムフレーク顔料をそれぞれ含有する塗料組成物を調整した。
また、Ａ３４５（ＤＩＣ社製、アクリルクリヤー樹脂）４２０ｇ、Ｌ−１１７−６０（ＤＩＣ社製、メラミン樹脂）１６５ｇ、をソルベッソ１００（エクソン化学（株）製、芳香族系溶剤）２２８ｇ中に加え、ガラス棒で分散したのち、ソルベッソ１００をさらに加えて、フォードカップで２０秒に粘度調整し、トップコート剤を作製した。
実施例１〜９および比較例１〜５で得られたアルミニウムフレーク顔料をそれぞれ含有する前記の塗料組成物を、それぞれ鋼板上に自動スプレー塗布機（ＦＴ．ＬＡＵＤＥＲＤＡＬＥ社製、モデル３１０７４１）にて、以下に示す塗布条件で塗布した。
＜性能評価＞
実施例１〜９および比較例１〜５で得られたアルミニウムフレーク顔料に含まれる直径１０μｍ以下のアルミニウムフレーク粒子の平均アスペクト比を測定した。さらに、これらのアルミニウムフレーク顔料を含有する前記の塗板を、変角測色計（Ｘ−Ｒｉｔｅ社製、ＭＡ−６８）を用いて、入射角４５°、正反射方向からのオフセット角１５°におけるＬ値を測定することによって、塗膜の輝度を評価した。同時に目視による塗膜のきらきら感についても評価した。これらの結果を表１〜３に示す。また、このアルミニウムフレーク顔料に含まれるアルミニウムフレーク粒子の平均粒子径とＬ値との関係を図１に示す。ここで、Ｌ値が高いほうが輝度が高い。
なお、表１〜３の中の数字で、原料アルミニウム粉末およびアルミニウムフレーク顔料の平均粒子径については、レーザー回折式粒度分布測定装置（ハネウェル（Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ）社製、マイクロトラックＨＲＡ）にて、以下の条件で測定した。
（ｉ）原料アルミニウム粉末の場合
原料アルミニウム粉末０．５ｇをヘキサメタリン酸０．０１ｇを混合して、ガラス棒で撹拌し、測定系内循環水に投入し、超音波で２分間分散させた後、測定した。
（ｉｉ）アルミニウムフレーク顔料の場合
アルミニウムペースト０．５ｇ、トライトンｘ−１００（ユニオンカーバイドコーポレーション社製、ノニオン系界面活性剤）１．０ｇ、エチレングリコール５．０ｇを混合して、をガラス棒で撹拌し、測定系内循環水に投入し、超音波で３０秒間分散させた後、測定した。
また、アルミニウムフレーク顔料に含まれる直径が１０μｍ以下のアルミニウムフレーク粒子の平均アスペクト比は、前記塗板を１．５ｃｍ角に切断し、切断塗板が試料表面に垂直になるようエポキシ樹脂に埋め込んだ試料表面を平滑に研磨し、観察試料とし、デジタルＨＤマイクロスコープＶＨ−７０００（ＫＥＹＥＮＣＥ製）にて塗膜断面中のアルミニウムフレーク粒子の状態を観察することにより求めた。すなわち、観察したフレークを画面上で、Ｉｍａｇｅ−Ｐｒｏ ＰＬＵＳ ｖｅｒ．４（ＭＥＤＩＡ ＣＹＢＥＲＮＥＴＩＣＳ社製）を用い、それぞれの粒子の厚みｄと長径Ｄを測定した。
この時、長径Ｄが１０μｍ以下のアルミニウムフレーク粒子数は５０個以上とし、採用した５０個以上の全てのアルミニウムフレーク粒子の個々のアスペクト比（Ｄ／ｄ）を計算し、その平均値を、アルミニウムフレーク顔料に含まれる直径が１０μｍ以下のアルミニウムフレーク粒子の平均アスペクト比とした。
なお、断面から観察される長径Ｄは、必ずしもアルミニウムフレーク粒子の個々の長径を表わしたものとは言えず、それをもとに算出された個々のアルミニウムフレーク粒子のアスペクト比は多少の誤差を含んではいるが、測定個数を５０個以上とすることで、これらの個々のアスペクト比の平均値を、平均アスペクト比として定義した。
上記の評価の結果、表１〜３および図１で示されるように、本発明の製造方法で製造されたアルミニウムフレーク顔料を含む塗料を用いた塗膜は、比較例と比べて、同一の平均粒子径では顕著に輝度が高く、また、平均粒子径の低い領域ではキラキラ感も抑制されている。
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
産業上の利用可能性
上記の評価結果より、本発明のアルミニウムフレーク顔料は、平均粒子径が小さい場合にも輝度が高いアルミニウムフレーク顔料であり、また、平均粒子径の低い領域ではキラキラ感も抑制されているため、意匠性に非常に優れたアルミニウムフレーク顔料であるといえる。
それゆえ、本発明のアルミニウムフレーク顔料の製造方法においては、直径が０．３ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲にある、鋼球磨砕メディアを含有する磨砕メディアを有する磨砕装置を用いることにより、フレーク化が不十分な微細なアルミニウム粉末もさらにフレーク化することが可能であるということがわかる。よって、本発明のアルミニウムフレーク顔料の製造方法は、平均粒子径が小さく、同時に輝度が高いアルミニウムフレーク顔料を製造することができるアルミニウムフレーク顔料の製造方法であるといえる。
また、本発明の鋼球磨砕メディアは、鋼を含む材質からなる球状メディアであり、かつ、直径が０．３ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲にある鋼球磨砕メディアであるため、本発明の鋼球磨砕メディアを含有する磨砕メディアを用いることにより、フレーク化が不十分な微細なアルミニウム粉末もフレーク化することが可能となる。よって、本発明の鋼球磨砕メディアは、平均粒子径が小さく、同時に輝度が高いアルミニウムフレーク顔料を製造する際に好適に用いることのできる鋼球磨砕メディアであるといえる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明のアルミニウムフレーク顔料の平均粒子径と、当該アルミニウムフレーク顔料を含む塗膜の輝度と、の関係を表わすグラフである。
Claims (9)
- アルミニウムフレーク顔料であって、前記アルミニウムフレーク顔料に含まれるアルミニウムフレーク粒子のうち、直径が１０μｍ以下のアルミニウムフレーク粒子の平均アスペクト比が、８〜２０の範囲にあり、前記アルミニウムフレーク粒子の平均粒子径が、３〜２０μｍの範囲にある、アルミニウムフレーク顔料。
- 請求項１に記載のアルミニウムフレーク顔料を得るための製造方法であって、
磨砕メディアを有する磨砕装置を使用して、有機溶媒中でアルミニウム粉末をフレーク化する工程を含み、当該磨砕メディアとして、鋼を含む材質からなる球状メディアであり、かつ、直径が０．３ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲にある、鋼球磨砕メディアを含有する、アルミニウムフレーク顔料の製造方法。 - 前記鋼球磨砕メディアの平均直径（ＤＢ）に対する、前記アルミニウム粉末の平均粒子径（Ｄ５０Ａｌ）の比（Ｄ５０Ａｌ／ＤＢ）は、０．００１〜０．０２の範囲にあることを特徴とする、請求項２に記載のアルミニウムフレーク顔料の製造方法。
- 前記アルミニウム粉末の平均粒子径（Ｄ５０Ａｌ）と、前記鋼球磨砕メディアの平均直径（ＤＢ）と、の比（Ｄ５０Ａｌ／ＤＢ）が０．００１５〜０．００８の範囲にあることを特徴とする、請求項２に記載のアルミニウムフレーク顔料の製造方法。
- 前記アルミニウム粉末の平均粒子径（Ｄ５０Ａｌ）は、１．０〜１０．０μｍの範囲にあることを特徴とする、請求項２に記載のアルミニウムフレーク顔料の製造方法。
- 前記アルミニウム粉末の平均粒子径（Ｄ５０Ａｌ）が１．０〜６．０μｍの範囲にあることを特徴とする、請求項２に記載のアルミニウムフレーク顔料の製造方法。
- 前記有機溶媒の容積（Ｗｓｏｌ（Ｌ））に対する、前記アルミニウム粉末の質量（ＷＡｌ（ｋｇ））の比（ＷＡｌ／Ｗｓｏｌ）は、０．１〜０．３の範囲にあることを特徴とする、請求項２に記載のアルミニウムフレーク顔料の製造方法。
- 前記磨砕装置がボールミルであることを特徴とする、請求項２に記載のアルミニウムフレーク顔料の製造方法。
- 前記ボールミルの回転数が臨界回転数の９５％以下であることを特徴とする、請求項８に記載のアルミニウムフレーク顔料の製造方法。
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